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当期目录

    2013年, 第47卷, 第08期 刊出日期:2013-08-29 上一期    下一期
    航空、航天
    全球定位系统/北斗双系统定位优势的验证与分析
    颜琳,战兴群
    2013,47 (08):  1169-1172. 
    摘要 ( 1216 )  
    为了验证与分析全球定位系统(GPS)与北斗卫星导航系统联合定位相较于GPS单系统定位在亚太地区的优势,利用GPS/北斗双频双模接收机开展不同模式下的动/静态单点定位实验和实时动态差分法(RTK)实验,并通过对实测数据的分析,给出了北斗导航卫星对GPS单系统定位的影响.结果表明,GPS/北斗双系统卫星观测相对于GPS单系统在卫星可视数量、卫星对于测站的几何分布、扩大连续运行参考站系统(CORS)网的作用范围等方面有很大的优势,而且双系统组合定位算法有效地提高了接收机的定位性能.
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    多层次约束的矢量地图匹配导航算法
    黄斌1,孙永荣1,王丽娜2,3,高晓颖2,3
    2013,47 (08):  1173-1178. 
    摘要 ( 1106 )  
    针对航空用线状目标的矢量地图匹配问题,提出了一种多层次约束的矢量地图匹配导航算法(MLC-VMMA).该算法利用差角作为线状目标的匹配特征量,依次根据距离、顺序和误差等多层次约束条件来减小可行解空间的大小,完成在具有旋转、平移、缩放变换下的矢量地图匹配.仿真结果表明,MLC-VMMA适用于小尺度缩放变换下的矢量地图匹配,具有较高的可靠性与导航精度.
     
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    液压阻拦机定长冲跑控制规律优化
    郑茂,王超,黄胜
    2013,47 (08):  1179-1184. 
    摘要 ( 848 )  
    为确定舰载机最优阻拦定长冲跑控制规律,对美国MK73型液压阻拦机进行了动力学仿真,并采用HicksHenne形状函数和最速下降法对定长冲跑控制阀通流面积曲线进行了优化.对不同质量、进场速度和发动机推力的舰载机进行了阻拦仿真实验,结果表明:优化后的定长冲跑控制规律能使不同质量、进场速度和发动机推力的舰载机均在相同的阻拦距离上停下来,且钢索张力和舰载机加速度变化规律合理,证明了本文所述优化方法的合理性和安全性.

     
     
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    液晶热像测量精度分析及其在湍流传热研究中的应用
    许亚敏,饶宇
    2013,47 (08):  1185-1190. 
    摘要 ( 744 )  
    通过开展液晶热像校准实验研究,分析了各测量参数对液晶热像测量精度的影响,得到了提高测量精度的有效方法,并对液晶热像技术应用于湍流传热研究进行了分析和讨论.实验结果表明,采用液晶图像滤波技术、控制液晶涂层厚度(>20 μm)、减小光源照射角度以及提高液晶涂层的喷涂质量都有利于提高液晶热像的测量精度.最后,介绍了稳态和瞬态液晶热像技术在航空发动机透平叶片湍流对流冷却中的应用.

     
     
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    飞机薄壁件多点柔性定位变形控制寻优算法
    刘春青,洪军,冯,王少峰,邱志惠
    2013,47 (08):  1191-1197. 
    摘要 ( 921 )  

    根据装配过程中飞机薄壁件多点柔性定位形变量的工程要求,基于“N-2-1”定位原理,针对飞机薄壁件多点柔性定位系统,提出了一种确定薄壁件在多点柔性定位时如何选择定位点数目、布局和吸盘吸附压力的寻优算法.该算法根据各参数对定位精度的影响规律,以工程要求为目标函数,以定位点的移动范围为约束条件,对定位点数目、布局和吸盘吸附压力进行分布搜索综合寻优.为实现该算法,采用MATLAB作为主控循环程序,通过MATLAB和ANSYS联合调用,实现定位点数目、布局和吸盘吸附压力的最优选择,解决了传统的依靠操作人员经验或者单纯凭借有限元分析软件进行分析而导致的效率低和效果差等问题.最后针对某工程要求进行寻优计算及实验验证,结果表明该算法具有较强的工程可行性.

     
     
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    基于计算统一设备架物Fortran的直接模拟蒙特卡洛方法并行优化
    严立,戴欣怡,陈佳洛,王平阳,欧阳华
    2013,47 (08):  1198-1204. 
    摘要 ( 761 )  
    利用基于图形处理器(GPU)的计算统一设备架构(CUDA) Fortran编程平台,对直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法进行并行优化,并以高超声速气动热计算为例,考察了串行与并行计算速度以及不同仿真分子数对并行效率的影响.结果表明,在保证计算精度不变的情况下,程序取得了4~10倍的加速比,并且加速性能高低与计算规模大小成正比.
     
     
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    基于Gauss伪谱法的平流层飞艇上升段航迹规划
    张礼学1,王中伟1,杨希祥1,宋庆雷2
    2013,47 (08):  1205-1209. 
    摘要 ( 887 )  
    引入净浮力计算方法,完善了平流层飞艇航迹规划问题的数学模型,并通过对其飞行过程的分析,得出了模型的目标函数和约束条件.基于Gauss伪谱法对时间最少和能量最省2种情况下的平流层飞艇上升段航迹进行了规划.仿真结果表明,飞艇的最短上升时间为2 913.6 s, 在时间允许的情况下飞艇可以实现零耗能升空.仿真结果可为平流层飞艇的总体设计提供有益参考.
     
     
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    基于简化Zinoviev力学模型的复合材料层压板失效分析
    史晓辉,陈秀华,汪海
    2013,47 (08):  1210-1216. 
    摘要 ( 820 )  
    根据Zinoviev对复合材料单层板的力学行为分析,对单层板在横向载荷和剪切载荷作用下的力学模型进行了简化,并提出了形式简单的刚度折减公式.结合二维Hashin准则,采用增量法,编写了复合材料层压板强度预测程序.应用该程序对典型算例进行了强度预测,结果显示,简化后的模型能够在保证原模型计算精度的基础上,使计算过程更加简化,方便应用.

     
     
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    飞机在结冰条件下的最优边界保护方法
    周莉1,2,徐浩军1,杨哲1,刘东亮1
    2013,47 (08):  1217-1221. 
    摘要 ( 925 )  
    为确保结冰条件下的飞行安全并充分发挥飞机性能,提出了一种最优边界保护方法.以关键参数及其变化速率为控制对象,在分析最优边界保护下关键参数及其变化速率特性的基础上,选取调节量和调节时机作为调节参数,并构建这2个调节参数最优值之间的解析关系.针对机翼失速问题,给出动态飞行边界的确定方法,最终通过计算实现结冰条件下的最优边界保护.仿真结果表明,该方法行之有效,为结冰条件下的飞行安全研究拓展了新的思路.

     
     
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    自动化技术、计算机技术
    基于模型分析的指纹奇异点检测
    王晓端1,刘书炘2,刘满华1
    2013,47 (08):  1222-1226. 
    摘要 ( 744 )  
    针对传统的奇异点检测方法主要基于方向场变化且容易受噪声影响,提出了一种新的基于模型分析的指纹奇异点检测方法.首先用基于离散余弦变换基函数对方向场进行建模,在计算方向场的基础上,利用常微分方程系统线性化数学模型,通过对模型参数和平衡点进行分析,检测指纹奇异点位置.实验结果表明,基于常微分方程线性化模型分析的指纹奇异点检测方法比传统的Poincare Index方法对噪声更具有较好的鲁棒性,能进一步提高奇异点检测的准确度.
     

     
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    基于析取图的集束型设备建模与调度方法
    高忠顺,周炳海
    2013,47 (08):  1227-1233. 
    摘要 ( 1024 )  
    针对处理腔带有缓冲且能处理不同种类晶圆产品的单臂集束型设备调度问题,提出了基于析取图模型的分枝搜索调度方法.首先将问题转换为单机调度问题,建立析取图模型,采用分枝的方法获得可行解空间.然后在此基础上,提出以最小完工时间的机械手最优动作序列为目标的分枝搜索算法.最后对调度算法进行了仿真实验分析.结果表明,该算法有效可行,同时说明了处理腔带输入、输出缓冲的集束型设备对于满足不同种类晶圆的生产、提高生产能力均具有较好的效果.
     
     
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    基于三阶累积量的自适应多变量相空间重构
    席剑辉1,张蕾1,苏荣辉2,傅莉1
    2013,47 (08):  1234-1238. 
    摘要 ( 742 )  
    利用三阶累积量反映多变量序列的高阶非线性相关性,建立了一种具有良好抗噪性的多变量相空间重构方法.将三阶累积量引入到序列局部本征维数(LID)的计算中,对不同相空间点构造新的三阶累积量相关矩阵;同时建立累积量切片评价函数,通过比较得到了对噪声及嵌入维数等重构参数变化鲁棒性强的累积量切片,然后确定序列的嵌入维数、嵌入延迟,重构多元变量相空间.仿真结果表明,建立的新方法对带噪声混沌序列具有较好的鲁棒性,多元变量奇异吸引子轨迹在重构相空间中得到了良好扩展.

     
     
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    标准模型下基于身份的门限密钥隔离签名
    陈剑洪1,2,单劲松1,杨荣根1,龚乐君1,陈克非2,于坤1,陈礼青1,孙成富1
    2013,47 (08):  1239-1245. 
    摘要 ( 565 )  
    为了减轻基于身份的签名系统中密钥泄漏所带来危害,运用Weng等的门限密钥隔离机制设计了一个基于身份的门限密钥隔离签名方案.所提方案的安全性证明是基于标准模型的,即不需要随机预言机.
     
     
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    基于关系马尔可夫模型的枚举型缺失值估计
    陈爽1,2,3,宋金玉1,刁兴春1,2,曹建军2
    2013,47 (08):  1246-1250. 
    摘要 ( 676 )  
    针对数据质量中数据缺失问题,提出了基于关系马尔可夫模型(RMM)的枚举型缺失值估计方法.该方法充分考虑属性间的关联性,将动态属性选择(DAS)方法与RMM结合,最大限度地利用完整数据的信息,提高了该方法的估计能力;利用RMM计算源状态到目的状态的转移概率,采用MaxPost和ProProp 2种缺失值填充方法,对缺失值进行填充.采用公认数据集,进行了对比实验,验证了该方法的有效性和优越性.
     
     
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    双机器人协调跟随运动的运动学分析与路径规划
    张铁,欧阳帆
    2013,47 (08):  1251-1256. 
    摘要 ( 808 )  
    针对双机器人变姿态协调跟随运动路径生成方法,提出了从机器人变姿态协调跟随运动路径离线生成的更换工具坐标系方法.给出了双机器人协调跟随运动的运动学约束分析,描述了变姿态协调跟随运动中从机器人工具末端路径生成的方法和步骤,搭建了双机器人变姿态协调跟随运动的实验平台.最后通过双机器人变姿态直线和圆弧协调跟随运动实验,证明了所提出方法的有效性.

     
     
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    基于路面亮度特征估算的视频能见度检测系统
    杨娴,李勃,丁文,陈启美
    2013,47 (08):  1257-1263. 
    摘要 ( 980 )  
    为了解决现有的视频能见度算法适用面窄、检测不稳定的问题,提出了一种基于路面亮度特征估算的视频能见度检测算法.首先提取亮度、高度一致的路面区域,求取路面采样区域的视亮度,根据Koschmieder公式结合摄像机标定构建多组亮度幂函数关系,计算路面的固有亮度;最后对图像进行多点采样计算能见度距离并对计算结果进行聚类.实验数据表明,所提出的算法具有计算量小、计算精度高且普遍适用的优点.
     
     
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    一般工业技术
    管内垂直降膜绝热吸收评估方法与实验分析
    林芃1,王如竹2,徐振中2,邵飞1,王吉1
    2013,47 (08):  1264-1270. 
    摘要 ( 604 )  
    构建了氨水降膜吸收实验设备,研究垂直管内降膜绝热吸收性能.通过套管换热器调节稀溶液入口过冷度,给予溶液吸收潜力,进行变工况降膜吸收实验.基于传质微分方程推导一种新的舍伍德数计算方法,用于传质性能评估.实验表明,传质速率以及舍伍德数随着雷诺数的增大而增大.增加吸收压力,稀溶液入口过冷度均能强化传质效果.具有过冷度的耦合传热传质过程传质速率及舍伍德数大于单独的过冷绝热吸收或者耦合传热传质吸收.利用实验结果拟合绝热吸收传质舍伍德数方程,可应用于传热传质分离的降膜吸收器热设计.

     
     
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    浸泡法快速制备超疏水黄铜表面
    胡海豹,陈立斌,黄苏和
    2013,47 (08):  1271-1274. 
    摘要 ( 681 )  
    采用化学蚀刻和溶液浸泡相结合的方法制备具有超疏水性的黄铜表面.按比例配置HCl、HNO3和HF的混合溶液蚀刻黄铜,蚀刻后用硬脂酸溶液进行修饰以获得接触角大于150°的表面.通过扫描电镜对表面结构的观察以及能谱分析,发现蚀刻后的表面具有片状和微小乳突组成的微/纳二级结构,修饰后的这些结构可以捕获大量空气.根据Cassie模式的计算方程,水滴与空气的接触面积约占总接触面积的94.11%.实验研究了不同蚀刻时间对试件表面润湿性的影响,理论分析微结构的形成机理.发现最佳制备条件为:蚀刻时间5 min,浸泡时间1 h,此条件下制备的试件的接触角达到164.5°.

     
     
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    高温供冷相变蓄冷材料的制备及蓄冷性能
    王晓霖,翟晓强,王恬,席丽霞
    2013,47 (08):  1275-1281. 
    摘要 ( 746 )  
    对高温供冷用相变蓄冷材料进行配制,并对其热物性及蓄\释冷性能进行分析.分析测试了癸酸月桂酸二元体系的低共熔点,以及不同种类添加剂的摩尔分数对体系相变特性的影响.建立蓄冷球模型,对蓄\释冷过程中材料温度、蓄\释冷量、蓄\释冷速率的变化规律进行分析;使用自制相变材料灌装蓄冷球,进行蓄冷、释冷性能实验.结果表明:以摩尔比例70∶30的癸酸、月桂酸混合物为基液,摩尔分数0.08的油酸为添加剂,制备出蓄冷材料的相变温度约15 ℃,相变潜热为114.1 kJ/kg,蓄冷球蓄冷、释冷过程稳定,单球蓄冷总量为17.67 kJ,能够满足高温供冷空调系统的蓄冷需求.

     
     
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    暗物质探测器的液氙低温精馏系统研制
    王舟,张华,巨永林
    2013,47 (08):  1282-1286. 
    摘要 ( 709 )  
    针对暗物质探测器中降低介质液氙中放射性氪-85含量可获得高纯度氙的问题,通过McCabe-Thiele(MT)法及质量、能量守恒,设计并研制出一种将氪从氙中提取出且可获得高纯度氙气的高效低温精馏系统.该精馏系统中的主要结构精馏塔采用填料塔形式,填料为高效新型规整填料PACK-13C,塔高4 m,直径80 mm,其中精馏段1.9 m,提馏段2.1 m.该精馏系统可以在回收率为99%的情况下,以5 kg/h(15SLPM)的速率将氙中氪的含量从10-9降低到10-12,这对要求高精度、高灵敏度、低本底的大型暗物质探测器的研制至关重要.
     
     
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    基于微扰法的快速声速剖面反演
    张维,杨士莪,黄益旺,宋扬
    2013,47 (08):  1286-1291. 
    摘要 ( 574 )  
    传统的基于声传播时间的声速剖面反演需要多次搜索不同声速剖面条件下的特征声线,降低了声速剖面反演的速度.通过一个简单的近似,微扰法将实际声传播时间表示为背景声速下的声传播时间与扰动项之和,从而使得声速剖面反演由原来的非线性优化问题转化为线性方程组的求解形式.实验数据处理结果表明,与传统方法相比,虽然微扰法反演的精度下降了近50%,但是计算时间由10 h减少到了3 s,从而实现声速剖面海上实时监测.
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    液氮通过受热U型管传热特性的数值模拟
    邓冬,汪荣顺
    2013,47 (08):  1292-1299. 
    摘要 ( 641 )  
    对单相液氮通过受热竖直U型管的传热特性进行了三维数值模拟.采用结构化网格,并对近壁面处网格加密,对网格无关性和模型有效性进行了验证.将入口速度、出口压力和均匀壁面热流密度作为边界条件及利用标准的k-ε紊流模型和CFX 4.4求解器求解.模拟结果发现:在U型弯头上游直管中,流体温度形成中心低四周高的分布形式;在U型弯头内,流体被二次流重构,温度较低的流体流向管外侧,温度高的流体则流向管内侧;在U型弯头下游直管中,中心低四周高的温度分布逐渐得到恢复.通过分析,曲率比对下游努赛尔数影响明显,其影响区域可用下游努赛尔数达到极小值来衡量;存在一曲率比,使下、上游努赛尔数百分比达到极小值.最后,将模拟得到的平均努赛尔数与不同的经验关联式作了比较.
     
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于多目标遗传算法的吸声覆盖层参数优化设计
    陶猛1,2,王广玮1
    2013,47 (08):  1300-1305. 
    摘要 ( 587 )  
    针对圆柱空腔吸声覆盖层低、高频吸声的机制不同,提出了一种基于多目标遗传算法的吸声覆盖层参数优化设计方法.利用有限元软件ANSYS建立了平面波垂直入射吸声覆盖层的分析模型,并采用多目标遗传算法NSGA-II得到了多目标吸声问题的Pareto最优解集.结果表明:多目标优化设计全面考虑了圆柱空腔吸声覆盖层的低、高频吸声之间的耦合,可按需选择其满意的优化结果;比起仅优化吸声覆盖层的材料属性,考虑材料属性和结构参数的综合优化能够获得更佳的宽频吸声性能.
     
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水下航行器海流发电装置叶轮的数值仿真
    田文龙,宋保维,毛昭勇
    2013,47 (08):  1306-1311. 
    摘要 ( 738 )  
    针对水下航行器航行过程中的能源补给问题,设计了一种用于水下航行器的垂直轴海流发电装置.为探索稳定海流中发电装置叶轮的受力特性和功率输出特性,利用滑移网格技术对叶轮流场进行了二维非定常数值仿真,结果与实验数据较为吻合.针对4叶片和3叶片叶轮分析了叶轮旋转速度ω和叶片翻转角θ对叶轮发电性能的影响,结果表明,3叶片叶轮最大输出功率要高于4叶片叶轮,展长为1 m的3叶片叶轮在v∞=1 m/s、θ=120°和ω=0.3 rad/s时获得最大平均输出功率29.33 W.分析了3叶片叶轮在来流v∞=1 m/s下速度场的基本特点,为实际的设计安装工作提供了预测和指导.
     
     
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    其他
    二轴框架视线指向系统的凸优化反馈镇定
    詹世涛1,闫维新1,付庄1,2,潘根1,于锦江3,赵言正1
    2013,47 (08):  1312-1318. 
    摘要 ( 650 )  
    以一类偏航-俯仰二自由度框架结构为研究对象,探讨执行元件存在输出饱和的条件下此类不确定系统的最优镇定问题.在框架动力学模型的基础上,分析了基座角运动、结构耦合和惯性不平衡力矩等干扰因素对系统动力学特性的影响.针对干扰条件下执行元件非线性饱和导致的稳定性问题,基于线性矩阵不等式组的凸优化方法,得到了镇定系统的状态反馈矩阵的最优值,为设计稳定的导引头回路控制系统提供了理论依据.仿真结果表明,最优反馈控制器对该类系统中的结构不确定性、饱和非线性和外界干扰力矩等因素具有较强的鲁棒性.

     
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    活塞销座孔表面压力分布规律试验分析
    胡玉平1,王恩浩1,王任信2,宫婷婷1
    2013,47 (08):  1318-1323. 
    摘要 ( 709 )  
    针对活塞销座孔易失效的问题,采用感压胶片测量活塞销座孔的表面压力数据,利用训练集与测试集对数据分别进行拟合、评价和分析压力分布规律,建立了活塞销座孔压力分布研究的新方法.以某活塞为例,分析了其销座孔表面的压力分布规律,通过对采集的数据进行回归,建立了压力分布函数,较好地反映了活塞销座孔的的表面压力分布,为活塞销座孔的设计、优化和有限元分析提供了理论参考.
     
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交互式地图匹配算法在组合导航中的应用
    许建国,张志利,周召发
    2013,47 (08):  1323-1328. 
    摘要 ( 693 )  
    针对捷联惯性导航系统(SINS)/里程仪组合导航中车辆受初始对准偏差和测量器件自身误差等因素影响的精度随时间和位移增加而降低的问题,设计了交互式电子地图匹配修正新方案.通过车辆姿态角变化选择合适的地图匹配算法,并在转弯处精确反馈修正车辆坐标,同时利用定位误差修正初始对准偏差和里程仪刻度系数误差,降低其对以后导航定位的影响.仿真结果表明,采用交互式电子地图匹配算法,航向失准角偏差可很快收敛至2′左右,里程仪刻度系数偏差也降低至0.08%左右,能够实现系统的需要,跑车实验也证明了此方案的有效性.

     
     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    侧摩阻力约束下降水引起的地面沉降估算方法
    原华1,张庆贺2,张建伟1
    2013,47 (08):  1328-1334. 
    摘要 ( 776 )  
    将用于桩体负摩阻力分析的剪切位移法引入基坑降水引起的地面沉降计算中,研究了降水过程中止水帷幕与土体交界处的侧摩阻力对土体沉降的约束机制,以及侧摩阻力在土体中水平方向的传递规律,推导了侧摩阻力对土体沉降的约束位移,提出了考虑侧摩阻力影响的地面沉降量估算方法.实例分析结果表明:侧摩阻力对土体沉降的约束作用主要局限于距止水帷幕18 m的范围内;在土体与止水帷幕交界处,侧摩阻力对土体沉降的约束作用最显著;所提出的考虑侧摩阻力作用的地面沉降计算方法能够很好地预测降水期间地表沉降量的分布.
     
     
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